第一章 自然电位
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地球物理测井重点知识
第一章自然电位1 石油钻井中产生自然电场的主要原因是什么？扩散电动势ED扩散吸附式电动势EDA和过滤电动势EF产生的机理和条件是什么？自然电位形成原因：由于泥浆与地层水的矿化度不同,在钻开岩层后,在井壁附近两种不同矿化度的溶液发生电化学反应,产生电动势,形成自然电场.一般地层水为NaCL溶液,当不同浓度的溶液在一起时存在使浓度达到平衡的自然趋势,即高浓度溶液中的离子要向低浓度溶液一方迁移,这种过程叫离子扩散.在扩散过程中,各种离子的迁移速度不同,如氯离子迁移速度大于钠离子(后者多带水分子),这样在低浓度溶液一方富集氯离子(负电荷)高浓度溶液富集钠离子(正电荷),形成一个静电场,电场的形成反过来影响离子的迁移速度,最后达到一个动态平衡,如此在接触面附近的电动势保持一定值,这个电动势叫扩散电动势记为Ed同样离子将要扩散,但泥岩对负离子有吸附作用,可以吸附一部分氯离子,扩散的结果使浓度小的一方富集大量的钠离子而带正电,浓度大的一方富集大量的氯离子而带负电,这样在泥岩薄膜形成扩散吸附电动势记为Eda此外还有过滤电动势,这种电动势是在压力差作用下泥浆滤液向地层渗入时产生的,只有在压力差较大时才考虑过滤电动势的影响.2 影响SP曲线幅度的因素是什么？想想在SP曲线解释过程中，如何把影响因素考虑进去，从而得到与实际相符的结论？在自然电位测井时一般把测量电极N放在地面上,电极M用电缆放在井下,提升M电极,沿井轴测量自然电位(M电位)随深度变化的曲线叫自然电位曲线(SP).影响因素：1 溶液成分的影响;2岩性的影响砂岩泥岩3温度的影响;4地层电阻率的影响5地层厚度影响厚度增加SP增加6井眼的影响井径扩大截面积增加,泥浆电阻变小,SP变小3 SP的单位是什么？毫普第二章普通电阻率测井1 岩石的电阻率和岩性有什么关系？沉积岩属于什么导电类型？沉积岩石在水中沉淀的岩石碎屑或者矿物经胶结压实而成，其结构可视为矿物骨架与空隙中流体的组合。
2-第一章_电法测井(自然电位测井)
一系列的校正求出SSP，据泥浆资料确定Rmf，然后求出Rw。 用SP求Rw有三种方法，都假设SP只是由电化学电动势引起 的。
常规法 新方法 换泥浆法
求Rw
(1)常规法
引入等效电阻率的概念，即不论溶液的浓度
高低，都与其电阻率成反比。
SSP K lg
Rmfe Rwe
①确定 SSP
如果渗透层的h/d>40，无侵入，且RtRmRs，则SSP
Es Vsp I rm ri rsh rt 1 rm rm rm
Es=f(Cw、Cmf、T、Vsh、盐类有关）
(1)地层水和泥浆中含盐量的比值（Cw/Cmf）的影响
Cw / Cmf > 1 Cw / Cmf < 1 Cw / Cmf = 1
渗透层的△Vsp有负异常 渗透层的△Vsp有正异常 渗透层的△Vsp无异常
2.SP曲线的特点
(1)自然电位（△VSP）：是指自然电流在井中泥浆柱上产 生的电压降。
Es Vsp Irm rt ri rsh 1 rm rm rm
（△VSP)
< PSP 或者SSP
测量时N电极固定在地面,但VN≠0。因SP 曲线没有“0” 刻度，而是用带正负号的比例尺来表示的，为了读数的方 便，选泥岩的SP作为基线，在一个地区它是稳定的，并且 是一条直线。
所以，E总 =(Kda -
lg(Rmf / Rw ) = Es
则令：K=Kda – Kd；K只与盐类成分、温度有关。
静自然电位：纯砂岩与纯泥岩交界面处的总电化学电 动势用SSP来表示。
SSP K lg Rmf Rw
当泥质含量 时 QV kd 从负变至正 Es 当 Qv ∞时， kd ≈ Kda Es = 0 泥质砂岩和纯砂岩的总电动势称为假静自然电位。符号用PSP 来 表示，它的大小反映了泥质的多少，总有 SSP>PSP（因K值以负 往正值方向发生变化）
常规法 新方法 换泥浆法
求Rw
(1)常规法
引入等效电阻率的概念，即不论溶液的浓度
高低，都与其电阻率成反比。
SSP K lg
Rmfe Rwe
①确定 SSP
如果渗透层的h/d>40，无侵入，且RtRmRs，则SSP
Es Vsp I rm ri rsh rt 1 rm rm rm
Es=f(Cw、Cmf、T、Vsh、盐类有关）
(1)地层水和泥浆中含盐量的比值（Cw/Cmf）的影响
Cw / Cmf > 1 Cw / Cmf < 1 Cw / Cmf = 1
渗透层的△Vsp有负异常 渗透层的△Vsp有正异常 渗透层的△Vsp无异常
2.SP曲线的特点
(1)自然电位（△VSP）：是指自然电流在井中泥浆柱上产 生的电压降。
Es Vsp Irm rt ri rsh 1 rm rm rm
（△VSP)
< PSP 或者SSP
测量时N电极固定在地面,但VN≠0。因SP 曲线没有“0” 刻度，而是用带正负号的比例尺来表示的，为了读数的方 便，选泥岩的SP作为基线，在一个地区它是稳定的，并且 是一条直线。
所以，E总 =(Kda -
lg(Rmf / Rw ) = Es
则令：K=Kda – Kd；K只与盐类成分、温度有关。
静自然电位：纯砂岩与纯泥岩交界面处的总电化学电 动势用SSP来表示。
SSP K lg Rmf Rw
当泥质含量 时 QV kd 从负变至正 Es 当 Qv ∞时， kd ≈ Kda Es = 0 泥质砂岩和纯砂岩的总电动势称为假静自然电位。符号用PSP 来 表示，它的大小反映了泥质的多少，总有 SSP>PSP（因K值以负 往正值方向发生变化）
1 第一章 自然电位测井
是产生自然电场的总电动势E总：
E总=Ed+Eda =Klg(Rmf/Rw)
=SSP
式中:K为自然电位系数。
19
3、扩散作用在井内形成的总电动势及电位分析
（2）电位分布
把 E总叫作静自然电位，记作SSP。
此时Ed的幅度称砂岩线，Eda的幅度叫泥 岩线。实际测井中以泥岩线作自然电位测
井曲线的基线(即零线)，在18℃时的纯砂
通常，泥浆柱的压力大于地层压力，并在渗透 性岩层(如砂岩层)处，都不同程度的有泥饼存在。由 于组成泥饼的泥质颗粒表面有一层松散的阳离子扩 散层，在压力差的作用下，这些阳离子就会随着泥 浆滤液的渗入向压力低的地层内部移动。于是在地
层内部一方出现了过多的阳离子，使其带正电，而
在井内泥饼一方正离子相对减少，使其带负电，从 而产生了电动势。由此形成的电动势，叫做过滤电
Es-井筒及邻近地层中自然电动势。
17
3、扩散作用在井内形成的总电动势及电位分析
（2）电位分布
18
3、扩散作用在井内形成的总电动势及电位分析
（2）电位分布
由自然电场分布特征可知，在 砂岩和泥岩交界处自然电位有明显
变化，变化幅度与Ed、Eda有关。
在相当厚的纯砂岩和纯泥岩交 界面附近的自然电位变化最大。它
第四节 自然电位测井曲线的地质应用
21
1、自然电位测井曲线的特征
（1）异常幅度及其定量计算 （巨厚砂岩） rm比rsd、rsh大得多，所以有
ΔUSP≈SSP
（砂岩有限厚） 自然电位幅度ΔUSP定义为： 自然电流I在流经泥浆等效电阻 rm 上的电位降落， 即ΔUSP=Irm。由于Es=I(rs+rt+rm)，则有 ΔUsp=I×rm
自然电位测井
NaHCO 3
18 °C 时几种盐溶液的 K d 值
CaCl 2
-19.7
MgCl 2
-22.5
NaSO 4
+5
KCl -0.4
K d(mV)
+2.2
五、地层电阻率的影响
ΔU sp = SSP(
1 1+
rsd + rsh rm
)
地层厚,电阻率差异不大时,rsh+rsa远小于rm;当地层电 阻率增高时,rsh、rsa与rm相比不能忽略，此时ΔUSP<SSP。 地层电阻率越高， ΔUSP越低，可定性识别油、水层。 六、地层厚度的影响 地层厚度变薄，rsd增加， ΔUSP降低。 七、井径扩大和泥浆侵入的影响 rm减小， ΔUSP降低
问题: 1、井中自然电位产生的机制有哪些？ 2、以砂泥岩剖面为例，当泥浆电阻率大于地层水电阻率 时，绘制井中自然电动势及其等效电路图，并说明自然电 位测井幅值的计算公式。 3、影响自然电位曲线的七种因素有哪些？ 4、自然电位曲线有哪方面的应用？ 5、简述利用自然电位曲线计算地层水电阻率的4个步骤 6、什么是泥岩基线？
识别出渗透层后，通常可用自然电位测井曲线的半幅点 来确定渗透层界面，进而计算出渗透层厚度。
二、地层对比和研究沉积相 自然电位测井曲线常常作为单层划相、井 间对比、绘制沉积体等值图的手段之一。
S108
0 0 6 SP 100 GR 150 CAL 16 0.2 0.2 0.2 RFOC RILM RILD 20 20 20 45 CNL -15 140 AC 40 2 DEN 3
ΔU sp = SSP(
1 1+
rsd + rsh rm
)
当岩层较厚时,ΔUsp=SSP,对 于纯砂岩,接近自然电动势的 自然电位幅值,称为静自然电 位(SSP).
18 °C 时几种盐溶液的 K d 值
CaCl 2
-19.7
MgCl 2
-22.5
NaSO 4
+5
KCl -0.4
K d(mV)
+2.2
五、地层电阻率的影响
ΔU sp = SSP(
1 1+
rsd + rsh rm
)
地层厚,电阻率差异不大时,rsh+rsa远小于rm;当地层电 阻率增高时,rsh、rsa与rm相比不能忽略，此时ΔUSP<SSP。 地层电阻率越高， ΔUSP越低，可定性识别油、水层。 六、地层厚度的影响 地层厚度变薄，rsd增加， ΔUSP降低。 七、井径扩大和泥浆侵入的影响 rm减小， ΔUSP降低
问题: 1、井中自然电位产生的机制有哪些？ 2、以砂泥岩剖面为例，当泥浆电阻率大于地层水电阻率 时，绘制井中自然电动势及其等效电路图，并说明自然电 位测井幅值的计算公式。 3、影响自然电位曲线的七种因素有哪些？ 4、自然电位曲线有哪方面的应用？ 5、简述利用自然电位曲线计算地层水电阻率的4个步骤 6、什么是泥岩基线？
识别出渗透层后，通常可用自然电位测井曲线的半幅点 来确定渗透层界面，进而计算出渗透层厚度。
二、地层对比和研究沉积相 自然电位测井曲线常常作为单层划相、井 间对比、绘制沉积体等值图的手段之一。
S108
0 0 6 SP 100 GR 150 CAL 16 0.2 0.2 0.2 RFOC RILM RILD 20 20 20 45 CNL -15 140 AC 40 2 DEN 3
ΔU sp = SSP(
1 1+
rsd + rsh rm
)
当岩层较厚时,ΔUsp=SSP,对 于纯砂岩,接近自然电动势的 自然电位幅值,称为静自然电 位(SSP).
第一章 自然电位测井
第十二章 评价含油性的基本方法
第十三章 测井资料计算机解释
第十四章 现代测井技术与应用
第一章 自然电位测井
自然电位---Spontaneous。是划分岩性和
研究储集层性质的基本方法之一。
1.1 自然电位的成因 一、电化学电动势
1、扩散电动势
定义扩散电动势系数
RT u v K d 2.3 F uv
石油测井的目的---识别油气层
应用测井方法可以减少钻井取心工作量，提高勘探 速度，降低勘探成本。在油田有时把测井称为矿场地球 物理勘探、油矿地球物理或地球物理测井。 地球物理测井(简称测井)是地球物理学的重要分支， 它以物理学、数学、地质学为理论基础，采用先进的电 子及传感器、计算机信息论、层析成像和数据处理等技 术，借助专门的探测仪器设备，沿钻井剖面观测岩层的 物理性质(岩石物理性质)，以研究和解决地质问题，进而 发现油气、煤、金属与非金属、放射性、地热、地下水 等矿产资源。近年来已扩展到工程地质、灾害地质、生 态环境、考古研究等应用领域。
RT K da 2.3 F
这是扩散吸附电动势的最大值。在温度为18度时，min （Kda）=-11.6mV， max（Kda）=58.0mV 。
二、 动电学电动势
1.2 自然电位测井及曲线特征
1.2 自然电位测井及曲线特征
1.3 自然电位曲线的影响因素
一、地层水和泥浆滤液中含盐浓度比值 二、岩性 三、温度 四、地层水和泥浆滤液中含盐性质 五、地层电阻率 六、地层厚度 七、井径和泥浆侵入
油气藏的基础地质问题研究:
1) 利用地球物理测井信息进行地层层序划分和标定。
2) 利用测井资料进行油气藏精细地质构造以及断层研 究。
3) 以构造地质学基本理论为指导，通过构造应力分析，
第1章 自然电位测井
2011-2-18
地球物理测井方法与原理
7 /51
1.1 井内自然电位产生的原因
1.1.2 扩散吸附电位
粘土晶体的 置换和破健 作用
扩散时，如果地层的固体
颗粒（泥质）的表面带有了 强的负电荷之后，固体颗粒
将阻止负离子的通过（好象 负离子被吸附住了一样）， 这种现象我们称之为扩散吸 附作用。
2011-2-18
1.2 自然电位曲线的形状
1.2.2 自然电位曲线
回路总电动势等 于扩散电动势和吸附 电动势之和，它相当 于回路中没有电流时 井中地层上下界面的 自然电位差，习惯称 为静自然电位，SSP 表示。
静自然电位曲线是无法 测定的，因为地层和泥浆都 具有导电性。 19 /51
2011-2-18
1.2 自然电位曲线的形状
2011-2-18
地球物理测井方法与原理
2 /51
1.1 井内自然电位产生的原因
斯仑贝谢1928年发现了这样的 现象：在未通电的情况下，井中电 极（M）与位于地面的电极（N）之 间存在着电位差，而且该电位差随 着地层的不同而变化。另外，电位 差的变化规律性很强。后来、道尔 、威利、费多尼、斯卡拉和安德森 等人对这一现象进行了研究，同时 ，自然电位测井（SP）也就诞生了
1 自然电位测井（SP）
1.1 井内自然电位产生的原因 1.2 自然电位测井曲线的形状 1.3 影响渗透层自然电位曲线的主要因素 1.4 自然电位曲线的应用
2011-2-18
地球物理测井方法与原理
1 /51
1.1 井内自然电位产生的原因
电化学测井包括天然电化学测井和人工 电化学测井两类。天然电化学测井分为自然 电位测井和电极电位测井，而激发极化测井 属于人工电化学测井。本章只讲述自然电位 测井方法的原理、基本理论及资料解释的方 法。
第一章 自然电位测井
47
1 2 3
Cw
Cw C注
Cmf
E1
E2 Cmf
E总
Cw
E3 △Esp
W E总
图1-19 水淹层的SP曲线基线偏移示意图
CW C注 Cmf
48
偏移量的计算
在未被水淹的上部砂岩和泥岩交界处的电动
势为
Cw E1 K lg( ) Cmf
在砂岩内水淹部分和未被水淹部分交界 面处的总电动势为
4
由于泥浆和地层水的矿化度不同，在钻开 岩层后，井壁附近两种不同矿化度的溶液接触 产生电化学过程，产生电动势形成自然电场。 在石油井中自然电场主要由扩散电动势和扩散
吸附电动势产生。
5
二、扩散电动势产生机理
氯化钠溶液
1、泥浆、地层水 矿化度不同； 2 、井壁地层具有 渗透性；
3 、正、负离子迁
移速率不同。
地层的实际值，半幅点对应地层界面；
C、随地层变薄，曲线读数受围岩影响增
加，幅度降低，半幅点向围岩方向移动。
57
深度变化而变化的一条自然电位曲线。单位毫
伏。
Usp(h)；8采样点/米
13
图1-4、自然电位测井示意图
图1-5、自然电位测井曲线实例
14
二、 SP曲线的特征
1、泥岩基线：均质、巨厚泥岩的SP曲线。 2、最大静自然电位SSP：均质、巨厚完全含水纯砂岩的SP 值与泥岩基线值的差。
SSP U sp |含水纯砂岩 -U sp |泥岩基线
图1-8、地层模型及其自然电位测井理论曲线
20
问题 （1）、自然电位异常性与泥浆性质的关系？ (2)、 自然电位幅度差与地层厚度的关系？ （3）、地层厚度对半幅点的位置和地层界面 的关系的影响？
1 2 3
Cw
Cw C注
Cmf
E1
E2 Cmf
E总
Cw
E3 △Esp
W E总
图1-19 水淹层的SP曲线基线偏移示意图
CW C注 Cmf
48
偏移量的计算
在未被水淹的上部砂岩和泥岩交界处的电动
势为
Cw E1 K lg( ) Cmf
在砂岩内水淹部分和未被水淹部分交界 面处的总电动势为
4
由于泥浆和地层水的矿化度不同，在钻开 岩层后，井壁附近两种不同矿化度的溶液接触 产生电化学过程，产生电动势形成自然电场。 在石油井中自然电场主要由扩散电动势和扩散
吸附电动势产生。
5
二、扩散电动势产生机理
氯化钠溶液
1、泥浆、地层水 矿化度不同； 2 、井壁地层具有 渗透性；
3 、正、负离子迁
移速率不同。
地层的实际值，半幅点对应地层界面；
C、随地层变薄，曲线读数受围岩影响增
加，幅度降低，半幅点向围岩方向移动。
57
深度变化而变化的一条自然电位曲线。单位毫
伏。
Usp(h)；8采样点/米
13
图1-4、自然电位测井示意图
图1-5、自然电位测井曲线实例
14
二、 SP曲线的特征
1、泥岩基线：均质、巨厚泥岩的SP曲线。 2、最大静自然电位SSP：均质、巨厚完全含水纯砂岩的SP 值与泥岩基线值的差。
SSP U sp |含水纯砂岩 -U sp |泥岩基线
图1-8、地层模型及其自然电位测井理论曲线
20
问题 （1）、自然电位异常性与泥浆性质的关系？ (2)、 自然电位幅度差与地层厚度的关系？ （3）、地层厚度对半幅点的位置和地层界面 的关系的影响？
第1章 sp测井
2018/10/11 测井方法 3
图1-1 扩散电动势产生示意图
2018/10/11 测井方法 4
扩散电动势产生的示意图如图1-1所示。扩散电动势可
由Nernst方程计算：
E
d
Cw RT n u n v 2.3 lg F Z n u Z n v C m
其中：R—克分子气体常数，8.313J/(K)；
T—绝对温度，K；
2018/10/11 测井方法 5
F—Farady常数，96520 C/equiv；
Cw、Cm—两种溶液的浓度；
U、v—— 正、负离子的迁移率，S/(m· N)
Z —正、负离子的离子价； Z 、
n
、n
—每个分子离解后形成的正离子数和负
离子数；
2018/10/11
测井方法
SP曲线位于泥岩基线的左侧；
2018/10/11 测井方法 17
2）正异常：在砂泥岩剖面井中，当井内为盐水泥
浆( C < w
Cmf
)时，渗透性地层的SP
曲线位于泥岩基线的右侧。
2018/10/11
测井方法
18
5、曲线形态：
1）、曲线关于地层中点对称； 2）、厚地层（h>4d）的SP曲线幅度近似等于 地层的实际值 ，半幅点对应地层界面； 3）、随地层变薄，曲线读数受围岩影响增加， 幅度降低，半幅点向围岩方向移动。
2018/10/11 测井方法 31
四、判断水淹层
水淹层：含有注入水的油层，称之为水淹层。 SP测井曲线能够反映水淹层的条件及现象: 当注入水与原地层水及钻井液 的矿化度互不相同时， 与水淹层相邻的泥岩层的基线出现偏移，如图1-9、
1-10所示。
图1-1 扩散电动势产生示意图
2018/10/11 测井方法 4
扩散电动势产生的示意图如图1-1所示。扩散电动势可
由Nernst方程计算：
E
d
Cw RT n u n v 2.3 lg F Z n u Z n v C m
其中：R—克分子气体常数，8.313J/(K)；
T—绝对温度，K；
2018/10/11 测井方法 5
F—Farady常数，96520 C/equiv；
Cw、Cm—两种溶液的浓度；
U、v—— 正、负离子的迁移率，S/(m· N)
Z —正、负离子的离子价； Z 、
n
、n
—每个分子离解后形成的正离子数和负
离子数；
2018/10/11
测井方法
SP曲线位于泥岩基线的左侧；
2018/10/11 测井方法 17
2）正异常：在砂泥岩剖面井中，当井内为盐水泥
浆( C < w
Cmf
)时，渗透性地层的SP
曲线位于泥岩基线的右侧。
2018/10/11
测井方法
18
5、曲线形态：
1）、曲线关于地层中点对称； 2）、厚地层（h>4d）的SP曲线幅度近似等于 地层的实际值 ，半幅点对应地层界面； 3）、随地层变薄，曲线读数受围岩影响增加， 幅度降低，半幅点向围岩方向移动。
2018/10/11 测井方法 31
四、判断水淹层
水淹层：含有注入水的油层，称之为水淹层。 SP测井曲线能够反映水淹层的条件及现象: 当注入水与原地层水及钻井液 的矿化度互不相同时， 与水淹层相邻的泥岩层的基线出现偏移，如图1-9、
1-10所示。
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- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
5、实测曲线与理论曲线相同，但由于多种因 素的影响，实测曲线不如理论曲线规则。
6、自然电位曲线没有绝对零点，一般把泥岩 作为基线使用相对值。
7、在砂泥岩剖面中，一般淡水泥浆钻进，渗 透砂岩层井段自然电位负异常，盐水泥浆钻进， 渗透层出现正异常。
第三节 自然电位影响因素
在砂泥岩剖面中， 自然电位曲线的幅度及 特点主要决定于造成自 然电场的总电动势E总及 自然电流的分布
SP=I×rm =SSP·rm/(rm+rt+rs)
电阻率越高，SP越低， 这一特点可以用自然电位 幅度的差异性分辨油水层。
6、地层厚度的影响
SP=I×rm =（rm/(rm+rt+rs)）SSP
随着地层的变薄，自然电位流经地层的截面积 变小，rt增大，SP变小。
薄地层的SP值不能真实低反映地层的SSP。
高14－3
1-1 1-2 E1f2-2
3 1 2-1
3-1 E1f2-3
4
5
6 7-2
高7－3
高7－13
高11－6
2-2 3-1
3-2 4
7-1 1-1 1-2
6、判断沉积相
GR
SP
超 短 RMM RMN
RT
短期
期旋
旋回
回
GR
SP
超短 短期 期 旋RMMRMN RT 旋回 回
1800
河道间
第二节 自然电位测井及曲线特征
2、自然电位以及与静自然电位的关系
自然电流:扩散电动势和扩散吸附电 动势要通过泥浆,地层,泥岩放电,产生 电流,该电流称为自然电流
根据欧姆定律:
静自然电位：SSP=I(rs+rt+rm)
I=SSP/(rs+rt+rm)
由此可见: (a) SP与SSP成正比 ( b)SP一般小于SSP ( c)当砂岩地层电阻rt增大时, SP减小
Kd=2.3
Kd为扩散电动势系数
F U＋V
U,V分别为正负离子迁移率
R为理想气体常数 R＝8.314J/K.mol
F为法拉第常数 F＝96489C/mol T为绝对温度 T＝273＋t
例如 在18oC条件下,Ct/Cm=10 的NaCl溶液,则扩散电动势为:
Ed=KdLg(Ct/Cm)=Kd=-11.6mv
1、地层水和泥浆滤液中含盐浓度比值的影响
2、岩性的影响
在砂泥岩剖面中，只有在砂质渗透性岩层出才出现自然电 位曲线异常；其它条件相同的情况下，渗透性越高，异常幅 度越大；随着砂岩中泥质含量的增加，曲线幅度降低。
自然电位: SP=I×rm
=SSP·rm/(rm+rt+rs降,即I *rm
根据这一特性可以划分岩性，区别 渗透层和非渗透层。
3、温度的影响
Kd和Kda与温度成正比。 自然电位系数K＝64.25+0.24T
4、地层水和泥浆滤液中含盐性质的影响
不同溶液中所含化学成分 不同，扩散电动势系数不同， 产生的Ed也不同，自然电位 异常幅度也不同。
5、地层电阻率的影响
第一节 井内自然电位形成的原因 一、 扩散作用以及扩散电动势
如图所示:用一个渗透性的半透膜把容器分为两部分,两边分 别为浓度是Ct和Cm(Ct>Cm)Nacl溶液,当我们用如图所示的装置 进行测量时,发现Vmn0, 即回路中有电流流过,这种现象如何 产生? 1、扩散现象
Cl离子迁移速度大于Na离子。
2、扩散吸附电动势: 经理论计算: RT Ea =2.3 Lg(Ct/Cm) F =Ka Lg(Ct/Cm)
RT
Ka=2.3
Ka为吸附电动势系数
F
R,T,F,Ct,Cm的含义同前
例如 在25oC条件下,Ct/Cm=10 的NaCl溶液,则吸附电动势为: Ea=KaLg(Ct/Cm)=Ka=59.1mv
值得注意的是: Ed取决于Kd和Ct/Cm二种条件缺一不可,
例如KCl,由于UkUcl (K和Cl的迁移速度几乎相等),即使Ct/Cm再 大,Kd很小,反过来如果U≠V，但Ct/Cm1,则Ed也为0。
二 、扩散吸附作用以及吸附电动势
1、扩散吸附作用
泥质颗粒选择性地吸附溶液中的负离子,不让它通过泥质 薄膜，只让正离子通过泥质薄膜,这种作用称为吸附作用。
2、扩散电动势
二种离子的扩散速度相等时,使达到动态平衡,。在动态平衡的情况下,电荷 聚集停止,形成了一稳定的电动势,显然,只要二种溶液的浓度差保持不变,在它们 的接触面形成的电动势就保持下去。由离子扩散作用产生的电动势称为扩散电 动势。经理论计算,扩散电动势如下:
Ed=Kd Lg(Ct/Cm)
R T U－V
自然电位曲线的变化与岩性有密 切关系，特别是能用明显的异常显示 出渗透层,这是非常有意义的.
基线: 在实测曲线上,泥岩井段的自 然电位曲线比较平直,解释中就以泥岩 井段的自然电位曲线值作为基线。
正负异常:解释中就以泥岩井段的自 然电位曲线值作为基线(相对零线),来 计算渗透层的自然电位异常幅值(mv), 大于基线的异常为正异常，小于基线 的异常为负异常。
7、井径扩大和泥浆侵入的影响
SP=I×rm =（rm/(rm+rt+rs)）SSP
井径扩大，rm随之减小，SP减小 泥浆侵入，SP 减小，侵入越深，减小 幅度越大。
第四节 自然电位曲线的应用
判断岩性、地层对比、划分渗透层、计 算地层水电阻率、估计泥质含量、判断沉积 相、判断油水层、判断水淹层。
1、划分岩性
自然电位:
SP=I×rm
=SSP·rm/(rm+rt+rs)
自然电位的含义是:自然电 流I在泥浆柱上产生的电位降,即 I ×rm
自然电位曲线的特点：
1、曲线对称与地层中心点；
2、厚地层（h>4d）的自然电位曲线幅度值近 似等于静自然电位；
3、曲线的半幅点深度正对着地层的界面；
4、地层中点取得曲线幅度的最大值，随地层 的变薄极大值随之减小，且曲线变得平缓。
2、划分渗透层
SP=I×rm =（rm/(rm+rt+rs)）SSP
3、估计泥质含量
Vsh＝1－PSP/SSP
4、确定地层水电阻率
SSP=-Klg(Rmfe/Rwe)
大体过程是这样的： 根据SP求出SSP，根据温度求出K，根据
Rmf求出Rmfe后求出Rwe，然后在根据Rwe求出 Rw
5、地层对比
决口充填 河道间 天然堤
1900
辫状河道
GR
SP
7、作为辅助手段判断油水层
SP=I×rm =（rm/(rm+rt+rs)SSP
6、自然电位曲线没有绝对零点，一般把泥岩 作为基线使用相对值。
7、在砂泥岩剖面中，一般淡水泥浆钻进，渗 透砂岩层井段自然电位负异常，盐水泥浆钻进， 渗透层出现正异常。
第三节 自然电位影响因素
在砂泥岩剖面中， 自然电位曲线的幅度及 特点主要决定于造成自 然电场的总电动势E总及 自然电流的分布
SP=I×rm =SSP·rm/(rm+rt+rs)
电阻率越高，SP越低， 这一特点可以用自然电位 幅度的差异性分辨油水层。
6、地层厚度的影响
SP=I×rm =（rm/(rm+rt+rs)）SSP
随着地层的变薄，自然电位流经地层的截面积 变小，rt增大，SP变小。
薄地层的SP值不能真实低反映地层的SSP。
高14－3
1-1 1-2 E1f2-2
3 1 2-1
3-1 E1f2-3
4
5
6 7-2
高7－3
高7－13
高11－6
2-2 3-1
3-2 4
7-1 1-1 1-2
6、判断沉积相
GR
SP
超 短 RMM RMN
RT
短期
期旋
旋回
回
GR
SP
超短 短期 期 旋RMMRMN RT 旋回 回
1800
河道间
第二节 自然电位测井及曲线特征
2、自然电位以及与静自然电位的关系
自然电流:扩散电动势和扩散吸附电 动势要通过泥浆,地层,泥岩放电,产生 电流,该电流称为自然电流
根据欧姆定律:
静自然电位：SSP=I(rs+rt+rm)
I=SSP/(rs+rt+rm)
由此可见: (a) SP与SSP成正比 ( b)SP一般小于SSP ( c)当砂岩地层电阻rt增大时, SP减小
Kd=2.3
Kd为扩散电动势系数
F U＋V
U,V分别为正负离子迁移率
R为理想气体常数 R＝8.314J/K.mol
F为法拉第常数 F＝96489C/mol T为绝对温度 T＝273＋t
例如 在18oC条件下,Ct/Cm=10 的NaCl溶液,则扩散电动势为:
Ed=KdLg(Ct/Cm)=Kd=-11.6mv
1、地层水和泥浆滤液中含盐浓度比值的影响
2、岩性的影响
在砂泥岩剖面中，只有在砂质渗透性岩层出才出现自然电 位曲线异常；其它条件相同的情况下，渗透性越高，异常幅 度越大；随着砂岩中泥质含量的增加，曲线幅度降低。
自然电位: SP=I×rm
=SSP·rm/(rm+rt+rs降,即I *rm
根据这一特性可以划分岩性，区别 渗透层和非渗透层。
3、温度的影响
Kd和Kda与温度成正比。 自然电位系数K＝64.25+0.24T
4、地层水和泥浆滤液中含盐性质的影响
不同溶液中所含化学成分 不同，扩散电动势系数不同， 产生的Ed也不同，自然电位 异常幅度也不同。
5、地层电阻率的影响
第一节 井内自然电位形成的原因 一、 扩散作用以及扩散电动势
如图所示:用一个渗透性的半透膜把容器分为两部分,两边分 别为浓度是Ct和Cm(Ct>Cm)Nacl溶液,当我们用如图所示的装置 进行测量时,发现Vmn0, 即回路中有电流流过,这种现象如何 产生? 1、扩散现象
Cl离子迁移速度大于Na离子。
2、扩散吸附电动势: 经理论计算: RT Ea =2.3 Lg(Ct/Cm) F =Ka Lg(Ct/Cm)
RT
Ka=2.3
Ka为吸附电动势系数
F
R,T,F,Ct,Cm的含义同前
例如 在25oC条件下,Ct/Cm=10 的NaCl溶液,则吸附电动势为: Ea=KaLg(Ct/Cm)=Ka=59.1mv
值得注意的是: Ed取决于Kd和Ct/Cm二种条件缺一不可,
例如KCl,由于UkUcl (K和Cl的迁移速度几乎相等),即使Ct/Cm再 大,Kd很小,反过来如果U≠V，但Ct/Cm1,则Ed也为0。
二 、扩散吸附作用以及吸附电动势
1、扩散吸附作用
泥质颗粒选择性地吸附溶液中的负离子,不让它通过泥质 薄膜，只让正离子通过泥质薄膜,这种作用称为吸附作用。
2、扩散电动势
二种离子的扩散速度相等时,使达到动态平衡,。在动态平衡的情况下,电荷 聚集停止,形成了一稳定的电动势,显然,只要二种溶液的浓度差保持不变,在它们 的接触面形成的电动势就保持下去。由离子扩散作用产生的电动势称为扩散电 动势。经理论计算,扩散电动势如下:
Ed=Kd Lg(Ct/Cm)
R T U－V
自然电位曲线的变化与岩性有密 切关系，特别是能用明显的异常显示 出渗透层,这是非常有意义的.
基线: 在实测曲线上,泥岩井段的自 然电位曲线比较平直,解释中就以泥岩 井段的自然电位曲线值作为基线。
正负异常:解释中就以泥岩井段的自 然电位曲线值作为基线(相对零线),来 计算渗透层的自然电位异常幅值(mv), 大于基线的异常为正异常，小于基线 的异常为负异常。
7、井径扩大和泥浆侵入的影响
SP=I×rm =（rm/(rm+rt+rs)）SSP
井径扩大，rm随之减小，SP减小 泥浆侵入，SP 减小，侵入越深，减小 幅度越大。
第四节 自然电位曲线的应用
判断岩性、地层对比、划分渗透层、计 算地层水电阻率、估计泥质含量、判断沉积 相、判断油水层、判断水淹层。
1、划分岩性
自然电位:
SP=I×rm
=SSP·rm/(rm+rt+rs)
自然电位的含义是:自然电 流I在泥浆柱上产生的电位降,即 I ×rm
自然电位曲线的特点：
1、曲线对称与地层中心点；
2、厚地层（h>4d）的自然电位曲线幅度值近 似等于静自然电位；
3、曲线的半幅点深度正对着地层的界面；
4、地层中点取得曲线幅度的最大值，随地层 的变薄极大值随之减小，且曲线变得平缓。
2、划分渗透层
SP=I×rm =（rm/(rm+rt+rs)）SSP
3、估计泥质含量
Vsh＝1－PSP/SSP
4、确定地层水电阻率
SSP=-Klg(Rmfe/Rwe)
大体过程是这样的： 根据SP求出SSP，根据温度求出K，根据
Rmf求出Rmfe后求出Rwe，然后在根据Rwe求出 Rw
5、地层对比
决口充填 河道间 天然堤
1900
辫状河道
GR
SP
7、作为辅助手段判断油水层
SP=I×rm =（rm/(rm+rt+rs)SSP